《公路工程項目交通評估仿真模擬技術應用指南》

ICS號

中國標準文獻分類號

團體標準

T/CHTSXXXXX-XXXX

代替的團體標準編號

公路工程項目交通評估仿真模擬技

術應用指南

TechnicalApplicationGuidelineofTrafficEvaluationSimulationfor

HighwayEngineeringProjects

（征求意見稿）

xxxx-xx-xx發(fā)布xxxx-xx-xx實施

中國公路學會發(fā)布

1總則

1.0.1為我國公路工程項目交通仿真評估工作流程提供規(guī)范化指南，保證交通仿真評

估工作步驟清晰、結果精準，克服主觀隨意性，有效提高交通仿真技術在公路工程項目中的

應用價值，制定本指南。

1.0.2本指南適用于新建、改（擴）建公路工程項目的規(guī)劃、可研、設計、施工等階

段的交通仿真評估工作。

1.0.3公路工程項目交通仿真評估，除應符合本指南的規(guī)定外，尚應符合有關法律法

規(guī)及國家、行業(yè)現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。

1

2術語

2.0.1公路交通需求預測trafficdemandforecastofhighway

在公路工程項目中，交通需求預測是利用數(shù)學模型來解析現(xiàn)狀和未來交通演變的數(shù)理規(guī)

律，通過對公路項目產(chǎn)生影響的范圍進行出行建模分析，以獲取公路項目相關年限準確的交

通需求數(shù)據(jù)。

2.0.2公路動態(tài)車流仿真trafficsimulationofhighway

動態(tài)車流仿真是以計算機作為主要工具，利用動態(tài)交通系統(tǒng)仿真模型對公路交通系統(tǒng)的

運行狀態(tài)進行高逼真還原模擬，采用數(shù)字或圖像的方式來描述公路動態(tài)交通系統(tǒng)，以便于控

制和把握該系統(tǒng)的一門技術。

2.0.3公路駕駛模擬仿真drivingsimulationofhighway

駕駛模擬仿真指借助駕駛模擬器搭建真實的公路交通系統(tǒng)三維模型，為駕駛員提供一個

高度逼真的虛擬公路駕駛場景，以采集駕駛員在虛擬駕駛過程中的心理、生理指標，及車輛

運行指標，分析駕駛員的行為特征，進而評估公路交通運行安全與效率的技術。

2.0.4交通小區(qū)drafficanalysiszone

交通小區(qū)是結合交通分析和交通需求預測模型的需要將研究區(qū)域劃分成的若干地理單

元，是分析居民、車輛出行及分布的最小空間單元。

2.0.5OD矩陣origin-destination(OD)matrix

OD矩陣也稱為OD表，以所有交通分區(qū)按行（起點區(qū)）與列（到達區(qū)）排序，以任意

兩分區(qū)之間的居民或車輛出行量（OD量）為元素的矩陣。

2.0.6研究區(qū)域studyareacoverage

研究區(qū)域指交通仿真模型所包含的區(qū)域。研究區(qū)域應大于項目要求的范圍，這樣是為了

確保能夠真實全面模擬項目的交通特征。

2.0.7參數(shù)標定校核parametercalibrationandvalidation

通過大量的項目實際分析與總結，對仿真軟件中的系統(tǒng)參數(shù)進行適當修正，使仿真系統(tǒng)

能夠盡可能真實還原項目實際交通運行特征。

2.0.8仿真分析時間thetimeoftrafficsimulationanalysis

仿真分析時間指動態(tài)車流仿真經(jīng)過預熱后，從開始記錄仿真數(shù)據(jù)到仿真結束的時間。

2

2.0.9仿真預熱時間thereadinesstimeofsimulation

動態(tài)車流仿真開始后，初始的一段時間仿真路網(wǎng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，為了讓最后數(shù)據(jù)符合

仿真的目的及要求，初始這段時間的數(shù)據(jù)不在報告中統(tǒng)計及采用，這段時間是仿真預熱時間。

2.0.10服務水平levelofservice

服務水平定義為衡量交通流內的運行條件及其為駕駛人和乘客提供服務質量的一種衡

量指標，通常與行車速度、行駛時間、駕駛自由度、交通阻塞程度以及舒適和方便程度等因

素有關。

3

3基本規(guī)定

3.1工作目標

3.1.1在規(guī)劃/可行性研究階段，論證項目建設必要性，開展交通量分析與預測，支持工

程技術標準制定及可行性研究報告編制。

3.1.2在方案的初步設計、施工圖設計階段，通過仿真模擬設計方案的交通運行情況，

提出合理可行的建議，支持設計方案與施工方案的選定。

3.1.3在施工建設階段，利用交通仿真評估與模擬，從通行效率、行車舒適性與安全等

角度，指導公路項目施工組織，選擇影響最小的施工方案和施工組織；指導施工交通彈性管

控，提升施工期通行效能。

3.2總體架構

3.2.1公路工程項目交通仿真評估的總體架構可分為數(shù)據(jù)調研、模型構建、典型應用。

3.2.2數(shù)據(jù)調研包含交通規(guī)劃數(shù)據(jù)、交通運行數(shù)據(jù)、交通管控數(shù)據(jù)、工程項目數(shù)據(jù)，通

過融合分析為模型構建提供數(shù)據(jù)基礎。

3.2.3模型構建包含交通需求預測模型構建、動態(tài)車流仿真模型構建、駕駛模擬仿真模

型構建，其中交通需求預測模型為動態(tài)車流仿真模型提供交通需求數(shù)據(jù)，動態(tài)車流仿真模型

為駕駛模擬仿真模型提供動態(tài)車流軌跡與運行環(huán)境數(shù)據(jù)，駕駛模擬仿真模型為動態(tài)車流仿真

模型提供駕駛行為參數(shù)。

3.2.4典型應用包括公路交通量預測及評估、公路運行狀況評估與方案優(yōu)化、公路交通

安全評估。

4

數(shù)

據(jù)社會經(jīng)濟與土地利用數(shù)據(jù)交通流檢測數(shù)據(jù)交通標志標線項目概況

調交通需求數(shù)據(jù)車輛GPS數(shù)據(jù)限行、限速規(guī)則各階段設計文本

研交通供給數(shù)據(jù)公路收費流水數(shù)據(jù)交叉口信號配時方案各階段設計圖紙

多源數(shù)據(jù)融合分析

確定研究目標和分析范圍公路路網(wǎng)建模地形建模

構建小區(qū)和網(wǎng)絡系統(tǒng)交通管控措施建模幾何線性建模

模交通生成模型交通需求數(shù)據(jù)加載橫斷面建模

型

交通分布模型交通運行參數(shù)標定公路結構物建模

構

建誘增交通量預測駕駛行為參數(shù)標定附屬設施建模

轉移交通量預測仿真控制參數(shù)標定交通流配置

交通分配模型仿真模型校核動態(tài)交通場景

典

公路交通量預測基本路段交叉口道路線形道路交叉

型方

案

公路工程建設方案比選分合流區(qū)交織區(qū)路面狀況標志標線

應優(yōu)

化

用公路工程技術標準確定匝道收費站交通流光照、天氣

圖3.2.1公路工程交通仿真評估總體架構

3.3工作流程

3.3.1數(shù)據(jù)資料調研應根據(jù)項目實際情況收集基礎資料與數(shù)據(jù)，具體可按照第4章建議

的基礎數(shù)據(jù)清單進行調研獲取。

3.3.2現(xiàn)狀分析需要通過獲取現(xiàn)狀項目及周邊交通運行數(shù)據(jù)，分析交通流量、車輛運行

速度、出行分布等特征，一方面可以幫助研究人員了解項目情況，另一方面為仿真模型參數(shù)

的本地化標定提供依據(jù)。

3.3.3交通需求預測與分析一般分為以下幾個內容：

1公路交通需求預測與分析是公路工程項目仿真的必要工作流程，可以為項目可行性

研究報告的編制提供交通量分析數(shù)據(jù)，也可以為動態(tài)車流仿真模擬評估提供關鍵的輸入?yún)?/p>

數(shù)。

2公路項目的交通需求預測應包含項目的趨勢交通量、誘增交通量和轉移交通量。

5

3公路項目的交通需求預測的工作步驟詳見5.2節(jié)內容。

3.3.4車流仿真初步建模完成，標志著項目路網(wǎng)、管控措施、出行需求等必需的數(shù)據(jù)都

編入仿真中，仿真能夠以相對合理的規(guī)則運行，主要包括以下工作：

1路網(wǎng)構建：在動態(tài)車流仿真中，應構建車道級路網(wǎng)模型，包括公路基本路段、分流

合流區(qū)、匝道、收費站等設施，真實還原項目實際的路網(wǎng)環(huán)境（或設計方案）。

2交通管控措施建模：在此基礎上添加交通管控方面的數(shù)據(jù)，包括標志標線、車輛限

速、車道限行等，從而形成一個比較相對完整的公路交通系統(tǒng)。

3OD矩陣加載：輸入仿真運行所需的OD矩陣，使公路仿真保持一個可運行的狀態(tài)，

出行特征基本符合實際或預測分析結果。

4車流仿真建模的詳細工作流程詳見5.3節(jié)。

3.3.5駕駛模擬仿真依賴駕駛模擬器開展駕駛模擬實驗完成，一方面可以提取不同駕駛

人的駕駛行為指標，分析項目的交通運行安全及標志指引設計方案；另一方面可以標定動態(tài)

車流仿真模型的駕駛行為參數(shù)，提高車流仿真評估分析精度。主要包括以下工作：

1駕駛實驗設計：應針對實驗目的考慮試驗對象特征、試驗環(huán)境等因素。試驗對象的

常規(guī)特征包括性別、年齡、駕齡等，試驗環(huán)境可區(qū)分晝夜、天氣（晴雨霧雪等）等。

2駕駛場景構建：主要包括地形建模、道路建模、道路設施建模等工作。由于模型要

應用到駕駛模擬器引擎中，模擬器引擎的接口對模型的縱向分層結構，橫向模塊化結構，對

象管理，紋理、材質的選擇、命名及優(yōu)化方面有嚴格的要求。因此在建模工作開始時就要嚴

格設計好模型的層次和模塊以及邏輯結構，并在建模過程中不斷的測試以檢查建模的邏輯。

3駕駛行為分析：結合駕駛實驗中采集的指標，具體分析駕駛員跟車、換道等駕駛行

為習慣特征，可輸出跟車時距、運行速度、縱向加速度、橫向加速度等具體指標，輸入動態(tài)

車流仿真用以標定相應參數(shù)。

4駕駛模擬仿真的詳細工作流程詳見5.4節(jié)。

3.3.6仿真參數(shù)標定校核是一個迭代尋優(yōu)的過程，主要包括以下內容：

1首先，需對車流仿真模型參數(shù)進行初步標定。

2初步標定后運行仿真，對仿真結果進行校核，判斷結果是否滿足校核目標。校核目

標根據(jù)項目實際要求確定，詳見本指南5.3.7。

3若結果滿足要求，仿真參數(shù)標定校核完成。

4若結果不滿足要求，則重新檢查仿真建模過程工作，建議檢查步驟為：交通量檢查、

路網(wǎng)建模檢查、交通參數(shù)擾動與校核。

3.3.7方案分析應遵循“方案-仿真-建議-方案”的閉環(huán)反饋過程，主要包括以下內容：

1對初始方案進行量化評估與分析，并提出相應的評估建議；

2結合評估建議優(yōu)化方案，并對優(yōu)化后的方案進行新一輪的仿真評估與分析，同時提

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出評估建議，直至方案滿足項目要求。

交通規(guī)劃數(shù)據(jù)

交通運行數(shù)據(jù)

1.資料調研交通管控數(shù)據(jù)

工程設計資料

第一階段

數(shù)據(jù)調研與分析

交通流量特征

2.現(xiàn)狀分析速度特征

出行分布特征

趨勢交通量

檢查交通量

3.交通需求預測分析誘增交通量

轉移交通量

路網(wǎng)構建

檢查路網(wǎng)建模

交通管控措施建模

4.車流仿真初步建模

OD矩陣加載

第二階段模擬實驗設計

仿真模型構建5.駕駛模擬仿真駕駛場景構建

駕駛行為分析

調整仿真參數(shù)

6.仿真參數(shù)標定校核微觀仿真與駕駛模擬耦合

參數(shù)校核目標

誤差可接受嗎否，檢查仿真模型

是，進入模型應用

設計方案

第三階段

方案仿真評估應用7.方案分析仿真評估循環(huán)迭代

方案優(yōu)化

圖3.3.1公路交通仿真評估工作流程

7

4基礎數(shù)據(jù)獲取

4.1一般規(guī)定

4.1.1根據(jù)用途將基礎數(shù)據(jù)劃分為交通規(guī)劃數(shù)據(jù)、交通運行數(shù)據(jù)、交通管控數(shù)據(jù)、工程

項目數(shù)據(jù)四大類。

4.1.2根據(jù)公路工程項目需求不同，可結合實際項目條件對收集的數(shù)據(jù)類別進行取舍。

4.1.3基礎數(shù)據(jù)獲取應注意規(guī)避與保護用戶隱私信息，應根據(jù)數(shù)據(jù)來源要求對敏感數(shù)據(jù)

進行加密處理。

4.2交通規(guī)劃數(shù)據(jù)

4.2.1交通規(guī)劃數(shù)據(jù)主要用于現(xiàn)狀分析、交通需求預測模型構建、參數(shù)標定與校核等工

作，主要分為社會經(jīng)濟與土地利用數(shù)據(jù)、交通需求數(shù)據(jù)、交通供給數(shù)據(jù)三類。

4.2.2社會經(jīng)濟與土地利用數(shù)據(jù)主要來源于統(tǒng)計年鑒、統(tǒng)計公報、經(jīng)濟普查、人口普查、

建筑物普查、法定圖則等，具體內容如下：

1社會經(jīng)濟與土地利用數(shù)據(jù)主要用于構建出行生成模型、分析現(xiàn)狀及未來居民出行模

式、研究交通量增長趨勢等。

2社會經(jīng)濟與土地利用數(shù)據(jù)可通過統(tǒng)計網(wǎng)站或規(guī)劃管理部門獲取。

3社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)應注意追溯近五到十年，包括人口、國民生產(chǎn)總值、產(chǎn)業(yè)結構、公鐵

航客貨運輸量、機動車保有量等。

4土地利用數(shù)據(jù)應注意與預測特征年對應，包括現(xiàn)狀及規(guī)劃用地類型、開發(fā)強度、用

地面積、建筑面積、容積率等。

4.2.3交通需求數(shù)據(jù)主要來源于居民出行調查、車輛OD調查、交通大數(shù)據(jù)等，具體內

容如下：

1交通需求數(shù)據(jù)主要用于分析居民出行特征、研究出行行為參數(shù)、構建并校核交通需

求預測模型。

2交通需求數(shù)據(jù)可通過人工調查或運行管理部門獲取。

3居民出行調查應包含家庭特征信息、出行者個人特征信息、出行起訖點、出行目的、

出行方式、出行時間等。

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4車輛OD調查應包含車輛類型、出行起訖點、出行時間、出行目的、貨物種類、座

（噸）位數(shù)、實載率等。

5交通大數(shù)據(jù)包括手機信令數(shù)據(jù)、騰訊位置數(shù)據(jù)、高速流水數(shù)據(jù)等，用于分析區(qū)域交

通整體需求和分布情況。

4.2.4交通供給數(shù)據(jù)包括路網(wǎng)數(shù)據(jù)、節(jié)點數(shù)據(jù)、交通設施數(shù)據(jù)，來源于現(xiàn)場踏勘、高清

航拍、規(guī)劃文件，具體內容如下：

1交通供給數(shù)據(jù)主要作為交通需求預測模型的基礎輸入。

2交通供給數(shù)據(jù)可通過人工調查、測繪部門或規(guī)劃管理部門獲取。

3路網(wǎng)數(shù)據(jù)應具體到構成路網(wǎng)的各條路段，字段結構應包含路段編號、路段長度、名

稱、方向、等級、車道劃分、設計速度、通行能力、禁行規(guī)則等，規(guī)劃路網(wǎng)應注意與預測特

征年對應。

4節(jié)點數(shù)據(jù)應包含節(jié)點編號、控制方式、轉向規(guī)則等。

5交通設施數(shù)據(jù)包括停車、服務區(qū)、收費站，字段結構應包含設施類別、類型、名稱、

服務能力、經(jīng)緯度等。

4.3交通運行數(shù)據(jù)

4.3.1需調研獲取的交通運行數(shù)據(jù)應包括但不限于公路斷面門架檢測數(shù)據(jù)、車輛GPS數(shù)

據(jù)、收費站流水數(shù)據(jù)（若有）。

4.3.2斷面門架檢測數(shù)據(jù)可通過公路建設或運行管理部門獲取，具體內容如下：

1斷面門架檢測數(shù)據(jù)，條件允許應獲取明細流水數(shù)據(jù)，車輛敏感信息（例如車牌號）

應做加密處理。

2斷面門架檢測數(shù)據(jù)的字段宜包含記錄編號、設備編號、日期、時間、方向、車牌號

碼、車輛類型、車道編號等。

3若項目無門架檢測數(shù)據(jù)，可通過人工調查的方式獲取替代。

4.3.3車輛GPS數(shù)據(jù)主要來源于出租車、長途客車、危險品貨車等安裝了車載GPS定

位裝置的浮動車，以及使用百度導航、高德導航的網(wǎng)約車，具體內容如下：

1車輛GPS數(shù)據(jù)可通過相關政府管理部門，或互聯(lián)網(wǎng)導航數(shù)據(jù)運營公司獲取。

2車輛GPS數(shù)據(jù)的字段結構具有一定類似性，一般包含日期、時間、車輛唯一標識、

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所屬公司、經(jīng)緯度、速度等。

3車輛GPS數(shù)據(jù)需進行地圖匹配處理，將車輛GPS與公路網(wǎng)（gis文件）的路段進行

關聯(lián)綁定，方便后續(xù)公路運行速度的分析。

4根據(jù)車輛行駛過程中定期記錄的車輛位置數(shù)據(jù)，應用地圖匹配、路徑推測等相關的

計算模型和算法進行處理，使車輛位置數(shù)據(jù)和公路路網(wǎng)在時間和空間上關聯(lián)起來，最終得到

浮動車所經(jīng)過路段的車輛行駛速度。

4.3.4公路收費流水數(shù)據(jù)公路收費流水數(shù)據(jù)主要來源于公路收費站的記錄，具體內容如

下：

1公路收費流水數(shù)據(jù)主要用于分析、校核公路路網(wǎng)的交通出行需求矩陣。

2公路收費流水數(shù)據(jù)可通過公路建設或運行管理部門獲取。

3公路收費流水數(shù)據(jù)應注意規(guī)避駕駛人隱私信息，字段結構宜包含車輛唯一標識、車

輛類型、入口記錄時間、入口收費站名稱、出口記錄時間、出口收費站名稱等。

4.3.5交通運行數(shù)據(jù)的分析可為仿真參數(shù)標定提供本地化數(shù)據(jù)基礎（標定內容可參考

5.3.4），通過流量檢測、收費流水、車輛GPS等數(shù)據(jù)的分析，可以獲得以下關鍵結果指標：

1OD矩陣。結合公路收費站、沿線被交道路的門架檢測數(shù)據(jù)，可以獲取公路路網(wǎng)的分

車型OD矩陣，進而分析公路路網(wǎng)的出行交通量分布、出行時間分布、出行距離等特征。

2路段平均運行速度。結合車輛GPS數(shù)據(jù)與公路路網(wǎng)gis文件，針對某一個時間間隔，

統(tǒng)計指定路段所有通過車輛的行駛距離和，以及指定路段所有通過車輛的行駛時間和，距離

和除以時間和即為路段的平均運行速度。時間間隔不宜大于15min。

3自由流速度。將6：00-24：00按給定時間間隔等分，其間隔長度不超過15min；計

算每一時間間隔平均行程速度的算術平均值,樣本天數(shù)不宜少于30天；將計算出的平均值從

大到小排序，取排序結果的前1/9進行平均，其結果作為路段自由流速度；4）當計算得到

的自由流速度超過公路限速時取限速。

4流量特征。結合斷面門架檢測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計并分析分時段、分車型、分車道的流量特

征，統(tǒng)計流程如圖4.3.5-1所示。

1）數(shù)據(jù)預處理。原始斷面門架檢測數(shù)據(jù)存在識別車輛重復的情況，首先需要對數(shù)據(jù)進

行去重處理，根據(jù)設備編號、時間戳、車牌ID三個字段，對原始數(shù)據(jù)進行去重，保留有效

數(shù)據(jù)。

2）時間標準化。檢測數(shù)據(jù)的時間信息以時間戳的形式保存，這種數(shù)據(jù)格式不利于對后

10

續(xù)的數(shù)據(jù)處理，因此提取時間戳信息中的年、月、日、時、分、秒等信息，分別另存為新的

字段，年、月、日組合為日期字段，時、分、秒分別作為新的字段。例如按照5min時間粒

度，可劃分全天為288個時間片，相應增加時間片字段。

3）統(tǒng)計不同時間粒度流量。在時間標準化的基礎上，根據(jù)日期字段對數(shù)據(jù)進行分組，

并統(tǒng)計每組的數(shù)據(jù)量，計算一個星期內每天的斷面流量變化；根據(jù)日期、小時字段對數(shù)據(jù)進

行分組，并統(tǒng)計每組的數(shù)據(jù)量，計算每天小時的流量變化；根據(jù)日期、時間片字段對數(shù)據(jù)進

行分組，并統(tǒng)計每組的數(shù)據(jù)量，計算每天5min粒度的流量變化。

4）確定分析時段。根據(jù)不同的場景，輸入不同的分析時段。

5）統(tǒng)計高峰時段分車型流量。確定分析時段為高峰時段，過濾保留高峰時段對應的車

牌識別數(shù)據(jù)，再根據(jù)車輛類型字段對數(shù)據(jù)進行分組，統(tǒng)計每組的數(shù)據(jù)量，計算分車型的斷面

流量。

6）統(tǒng)計高峰時段分車型、分車道流量。在步驟5）的基礎上，添加車道字段作為分組條

件，即根據(jù)車道字段、車輛類型字段對數(shù)據(jù)進行分組，統(tǒng)計每組的數(shù)據(jù)量，計算分車型、分

車道的斷面流量。

7）統(tǒng)計高峰時段車輛顏色的分布比例。確定分析時段為高峰時段，過濾保留高峰時段

對應的車牌識別數(shù)據(jù)，根據(jù)車輛顏色字段對數(shù)據(jù)進行分組，統(tǒng)計每組的數(shù)據(jù)量，計算不同顏

色車輛的流量。

圖4.3.5-1流量特征統(tǒng)計分析流程

5跟車時距。結合斷面門架檢測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計并分析分車型、分車道的跟車時距，統(tǒng)計

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流程如圖4.3.5-2所示。

1）數(shù)據(jù)預處理。原始斷面門架檢測數(shù)據(jù)存在識別車輛重復的情況，首先需要對數(shù)據(jù)進

行去重處理，根據(jù)設備編號、時間戳、車牌ID三個字段，對原始數(shù)據(jù)進行去重，保留有效

數(shù)據(jù)。

2）時間標準化。車牌識別數(shù)據(jù)的時間信息以時間戳的形式保存，這種數(shù)據(jù)格式不利于

對后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，因此提取時間戳信息中的年、月、日、時、分、秒等信息，分別另存為

新的字段，年、月、日組合為日期字段，時、分、秒分別作為新的字段。例如按照5min時

間粒度，劃分全天為288個時間片，相應增加時間片字段。

3）統(tǒng)計單車道車輛序列。在時間標準化的基礎上，根據(jù)日期字段、車道字段對數(shù)據(jù)進

行分組，基于時間戳字段對每組數(shù)據(jù)進行排序，統(tǒng)計同一條車道的過車序列數(shù)據(jù)

4）計算車頭時距?；跁r間字段（小時、分、秒）計算同組、前后相鄰兩個數(shù)據(jù)的時

間差，作為前后兩輛車的車頭時距。車頭時距過大的數(shù)據(jù)存在丟車的可能較大，屬于異常無

效數(shù)據(jù)。因此根據(jù)高峰時段的交通流特征，剔除跟車時距大于15秒的異常數(shù)據(jù)。

5）統(tǒng)計分車型的車頭時距。在步驟3）、4）的基礎上，添加車型字段作為分組條件，

即根據(jù)車道字段、日期字段、車型字段對數(shù)據(jù)進行分組，計算每條車道分車型的跟車時距，

計算分車型的跟車時距。

圖4.3.5-2跟車時距統(tǒng)計分析流程

4.4交通管控數(shù)據(jù)

12

4.4.1交通管控數(shù)據(jù)應包含各種交通標志標線的形式及其位置、信息服務標志、禁貨車

道設置及開閉情況、車道限速、區(qū)域限速等其他管控措施。

4.4.2交通管控數(shù)據(jù)可優(yōu)先考慮從仿真范圍管轄的交警部門獲取，也可通過現(xiàn)場踏勘調

查來獲取。

4.4.3信號配時方案包括周期時長、相位、相序、綠間隔時間等，獲取交通管理控制數(shù)

據(jù)主要用于在動態(tài)車流仿真模型中加載輸入現(xiàn)實相應的交通管控方案，保證仿真模型的車流

運行規(guī)律基本符合實際情況。

4.5工程設計資料

4.5.1根據(jù)實際公路工程項目實際進程，需調研獲取當前階段的工程設計資料，具體調

研資料可參考表4.5.1。

4.5.2工程設計資料中，研究報告、項目平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖、收費站設計、

標志標線設計情況屬于必須調研資料，其余可根據(jù)項目實際情況作取舍。

表4.5.1公路工程項目文本圖紙資料清單

分類資料名稱資料格式

研究報告

研究匯報PPT.doc或.pdf

工程各階段文本

研究報告專家組意見及批復意見或.ppt

咨詢單位審查意見

總體設計總體設計

電子版地形圖

路線平面圖

路線縱斷面圖

路線平縱設計

直線曲線及轉角表，包括匝道

縱坡及豎曲線表，包括匝道

逐樁坐標表，包括匝道

工程各階段包含主線（整體式、分離式）、匝道

橫斷面設計.dwg或.pdf

設計圖紙橋梁標準橫斷面

路面結構圖，敷設方式

路基路面標準橫斷面

中分帶開口位置表

橋涵一覽表

橋梁

橋面泄水孔設計圖

橫斷面

隧道

橫通道布置圖

13

緊急停車帶布置圖

收費站平面布置圖

收費站

收費制式與收費方式

標志標線布置圖

標志標線布設一覽表

安全設施布設一覽表，包含護欄、輪廓

交通工程標、防撞墩、防眩板、隔離柵

安全設施設計圖

標志版面設計圖

標志結構設計圖

14

5交通仿真建模

5.1一般規(guī)定

5.1.1公路交通仿真建模是一個復雜的系統(tǒng)工程，本指南根據(jù)仿真分析對象及目標不同

將其分為交通需求預測建模、動態(tài)車流仿真建模、駕駛模擬仿真建模三個模塊。

5.1.2公路交通仿真建模的前提是基礎數(shù)據(jù)及資料的收集，需與實際工程項目的建設方

案與需求相匹配。

5.1.3公路交通仿真建模必須進行仿真參數(shù)標定與校核工作，不可直接采用交通仿真軟

件默認參數(shù)。常見的交通仿真軟件見附錄A。

5.2交通需求預測建模

5.2.1對于公路工程項目，交通需求預測建模的流程主要包括確定研究目標和分析范圍、

構建小區(qū)和網(wǎng)絡系統(tǒng)、交通生成預測、交通分布預測（趨勢交通量）、誘增交通量預測、轉

移交通量預測、交通分配等七個步驟。

5.2.2交通需求預測分析范圍根據(jù)公路工程建設項目的影響范圍確定，一般為包括建設

項目在內的相應交通走廊路網(wǎng)覆蓋區(qū)域。

5.2.3根據(jù)項目影響程度，將整個交通建模區(qū)域分為直接影響區(qū)和間接影響區(qū)。其特點

如下：

1直接影響區(qū)指公路工程項目會產(chǎn)生重要影響的區(qū)域，間接影響區(qū)指公路工程項目影

響較小的區(qū)域。

2在直接影響區(qū)內，交通小區(qū)應盡可能精細，公路網(wǎng)絡信息數(shù)據(jù)也應盡可能詳細。

3在間接影響區(qū)內，可用一個簡單的大區(qū)表示某個方向的出行需求，公路網(wǎng)絡建模可

只保留簡單的骨架網(wǎng)絡。

5.2.4交通生成預測應以經(jīng)濟社會發(fā)展趨勢為基本依據(jù)。交通生成量（交通發(fā)生、吸引

量）是經(jīng)濟社會發(fā)展對交通運輸需求的具體反映。常用的預測方法有增長率法、相關分析法、

強度指標法、彈性系數(shù)法等。具體內容如下：

1增長率法是通過研究小區(qū)人口和其他經(jīng)濟指標增長情況，來確定小區(qū)交通出行增長

率的預測方法。具體模型如下：

Ti=??????（5.2.4-1）

15

????

Fi=???（5.2.4-2）

??????

式中：

Ti——未來預測特征年i區(qū)交通發(fā)生量（吸引量）；

Toi——基年i區(qū)交通發(fā)生量（吸引量）；

Fi——基年至該預測特征年交通出行發(fā)展倍數(shù)；

poi——i區(qū)基年人口（崗位）；

pi——i區(qū)預測特征年人口（崗位）；

Eoi——i區(qū)基年經(jīng)濟指標

Ei——i區(qū)預測特征年的經(jīng)濟指標

k——調整系數(shù)

2相關分析法是對發(fā)生、吸引交通量與人口、經(jīng)濟、土地利用指標等進行相關分析，

建立發(fā)生、吸引交通量模型，預測將來發(fā)生、吸引量的一種方法。常用的模型形式如下：

Y=a+ax+ax+...+ax

01122nn（5.2.4-3）

?1?2??

Y=?0??1??2…??（5.2.4-4）

式中:

Y——區(qū)域發(fā)生（吸引量）；

區(qū)域經(jīng)濟社會指標；

x1...xn——

回歸參數(shù)。

a0...an——

3強度指標法是通過研究單位社會經(jīng)濟指標產(chǎn)生的小區(qū)交通出行量，預測將來發(fā)生、

吸引量的一種方法。常用的強度指標有：

1）人均交通量出行量；

2）單位經(jīng)濟指標（如國民生產(chǎn)總值等）交通出行量；

3）單位運輸交通工具交通出行量；

4）各類土地單位面積交通出行量。

強度指標法具體模型如下：

16

T

T=oiEd

iEi

oi（5.2.4-5）

式中：

未來預測特征年區(qū)交通出行量；

Ti——i

基年區(qū)交通出行量；

Toi——i

基年區(qū)經(jīng)濟社會指標；

Eoi——i

特征年區(qū)經(jīng)濟社會指標；

Ti——i

d——交通出行強度指標修正系數(shù)。

4彈性系數(shù)法是一種結合定量和定性分析的交通量預測方法，通過確定運輸指標變化

與經(jīng)濟指標變化之間的比例關系，在總體上把握未來交通運輸?shù)陌l(fā)展趨勢。彈性系數(shù)法具體

模型如下：

T=FT

iioi（5.2.4-6）

F=EG

iii（5.2.4-7）

運輸指標變化百分率

Ei=

經(jīng)濟指標變化百分率（5.2.4-8）

式中：

Ti——未來預測特征年i區(qū)交通發(fā)生量（吸引量）；

Fi——至該預測特征年交通發(fā)生量（吸引量）增長率；

Toi——基年i區(qū)交通發(fā)生量（吸引量）。

Ei——特征年i區(qū)交通量對經(jīng)濟指標的彈性系數(shù)；

Gi——特征年i區(qū)經(jīng)濟指標增長速度（%）；

5.2.5交通分布預測指標結果是公路項目的趨勢交通量，即在區(qū)域交通需求正常發(fā)展條

件下預測的項目交通量。交通分布預測的方法如下：

1交通量分布預測方法根據(jù)發(fā)生、吸引交通量推算各小區(qū)間交通出行分布的過程，可

以分為現(xiàn)在狀態(tài)法和綜合模式法兩類。

2現(xiàn)在狀態(tài)法是由現(xiàn)在OD表推算將來交通出行分布的一種方法?，F(xiàn)在狀態(tài)法主要有

均衡增長率法、平均增長率法、底特律法（DetroitMethod）和弗雷特法（FratarMethod）等

17

幾種模型形式，其中弗雷特法應用較為廣泛，具體模型形式如下：

Li+Lj

Qij=QoijGjFi

2（5.2.5-1）

QQ

G=ajF=pi

jQiQ

oajopi（5.2.5-2）

QQ

opjoaj

L=L=

ij

n(QG)n(QF)

j=1oijji=1oiji

（5.2.5-3）

式中：

Qij——未來某預測特征年i區(qū)到j區(qū)的交通分布量；

Qoij——基年i區(qū)到j區(qū)的交通分布量；

Gj——j區(qū)交通吸引量增長倍數(shù)；

Fi——i區(qū)交通發(fā)生量增長倍數(shù)；

Qaj——特征年j區(qū)交通吸引量；

Qoaj——基年j區(qū)交通吸引量；

Qpi——特征年i區(qū)交通發(fā)生量；

Qopi——基年i區(qū)交通發(fā)生量；

Li——i區(qū)對于所有j區(qū)的位置系數(shù)；

Lj——j區(qū)對于所有i區(qū)的位置系數(shù)。

3綜合模式法是利用區(qū)域經(jīng)濟活動質量和交通出行阻抗情況，預測將來交通出行分布

的一種方法。綜合模式法主要的模型形式是基本重力模型及其變形，重力模型基本形式如下：

PA

Q=kij

ijD

ij（5.2.5-4）

式中：

Qij——i區(qū)到j區(qū)的交通分布量；

Pi——i區(qū)經(jīng)濟活動質量（一般可以采用經(jīng)濟社會指標，也可以采用i區(qū)發(fā)生交通量）；

18

Aj——j區(qū)經(jīng)濟活動質量（一般可以采用經(jīng)濟社會指標，也可以采用j區(qū)吸引交通量）；

Dij——i區(qū)到j區(qū)的出行阻抗（一般以距離、時間或費用來度量）；

k，α，β，γ——回歸系數(shù)。

5.2.6誘增交通量是項目建成實施后，誘發(fā)區(qū)域交通需求增長，由此新產(chǎn)生的項目交通

量，誘增交通量預測的方法如下：

1誘增交通量的預測，要考慮的主要因素是區(qū)域間的運行時間，按照“有無對比法”

原則，采用重力模型，分為現(xiàn)狀區(qū)間交通出行量為零和不為零兩種情況分別計算。

2現(xiàn)狀區(qū)間交通出行量不為零時，誘增交通量的預測采用如下形式：

D

Q=ij?1Q

ijij

Dij

（5.2.6-1）

式中：

Qij——i區(qū)到j區(qū)的誘增交通量；

Dij——無此項目時，i區(qū)到j區(qū)的運行時間；

Dij——有此項目時，i區(qū)到j區(qū)的運行時間；

Qij——i區(qū)到j區(qū)的趨勢交通量；

——重力模型參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)狀調查的OD出行矩陣和時間出行矩陣，通過回歸分析標

定得到。

3現(xiàn)狀區(qū)間交通出行量為零時，誘增交通量的預測采用如下形式：

11

Q=KPA?

ijij

DijDij

（5.2.6-2）

式中：

——i區(qū)到j區(qū)的誘增交通量；

——無此項目時，i區(qū)到j區(qū)的運行時間；

——有此項目時，i區(qū)到j區(qū)的運行時間；

Pi——i區(qū)發(fā)生交通量；

19

Aj——j區(qū)吸引交通量；

K,,,——重力模型參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)狀調查的OD出行矩陣和時間出行矩陣，通過回

歸分析標定得到。

5.2.7轉移交通量轉移交通量是由于項目的建成，引起區(qū)域交通條件的變化，而使其他

運輸方式與公路工程項目間相互轉移的交通量。轉移交通量預測的方法如下：

1其他運輸方式轉移交通量是通過深入分析各種運輸方式現(xiàn)狀（包括運輸設施、運輸

能力、運輸量等）、未來發(fā)展規(guī)劃（包括新增的運輸能力、運輸量預測等）、客貨流特征（包

括旅客運距構成、出行目的、旅途時間、票價、貨物運輸品種、運距及運費等），根據(jù)交通

運輸產(chǎn)業(yè)政策，采用定性與定量相結合的方法進行預測。

2具體貨類及區(qū)間旅客出行的分流率可按下式計算：

????

P=（5.2.7-1）

ijk????

∑?=1?

??=??+??（5.2.7-2）

式中：

Pijk——第k種運輸方式的分流率；

??——第k種運輸方式的廣義費用；

??——第k種運輸方式的時間代價；

??——第k種運輸方式的運行費用；

n——區(qū)域擁有運輸方式類型數(shù)。

5.2.8交通分配是利用建模范圍內公路網(wǎng)絡上的路段阻抗，把小區(qū)間的交通需求矩陣分

配到具體路段上的過程。具體內容包括：

1交通生成和交通分布一般不需要考慮一天24小時每個小時的時間選擇，但是一天

中不同時段的出行量、出行分布存在較大差異，公路項目重點關注交通問題突出的運行時段，

一般為早高峰、晚高峰時段。因此預測的全天的機動車交通需求矩陣后需要結合交通調查獲

得的不同時段開始和結束行程的比例轉換成高峰時段的交通需求矩陣作為交通分配模型的

基礎輸入。

2公路網(wǎng)絡的路段阻抗一般采用時間距離或廣義運行費用等路網(wǎng)參數(shù)來度量。

3在進行交通量分配前應對分配模型進行檢驗，分配模型的檢驗包括路網(wǎng)描述參數(shù)的

20

檢驗和路線阻抗模型的檢驗。檢驗時可將基年OD出行矩陣分配到基年路網(wǎng)上,比較分配結

果和實際調查結果的差距，通過不斷修正路網(wǎng)描述參數(shù)以及路線阻抗模型使兩者基本吻合。

4常用的交通量分配方法可以分為非均衡法和均衡法兩大類，非均衡法有全有全無法、

考慮容量限制的最短路徑迭代分配法、多路徑概率分配法等，均衡法有用戶均衡法、隨機用

戶均衡法等。

5全有全無法是根據(jù)路段阻抗，尋求i區(qū)到j區(qū)的最短路徑，將分布交通量Qij,一次分

配到最短路徑上的預測方法。全有全無法僅適用于各路線阻抗相差較大或單個路線的情況。

6考慮容量限制的最短路徑迭代分配法的思路是將分布交通量Qij分割成若干份，按

照全有全無法進行多次交通量的路線分配，所不同的是每次分配時，要根據(jù)上一次的分配結

果，結合路段通行能力重新計算路段阻抗，尋求新的最短路徑。

7多路徑概率分配法的分配步驟與最短路徑迭代分配法完全一樣，所不同的是每一次

分配時，需要根據(jù)路段阻抗，尋求i區(qū)到j區(qū)包括最短路徑與次短路徑在內若干路徑﹐然后

按照一定概率把分割后的分布交通量分配在這些路線上。每條路線的分配概率可由下式確

定：

e(?tk)

Pk=m

e(?ti)

i=1（5.2.8）

式中：

Pk——第k條路徑的交通量分配概率；

——分配系數(shù)；

ti——第i條路徑的路線阻抗；

tk——第k條路徑的路線阻抗；

m——可供選擇的路徑數(shù)。

8用戶均衡分配基于Wardrop平衡原理，在公路網(wǎng)的利用者都知道網(wǎng)絡的狀態(tài)并試圖

選擇最短路徑時，網(wǎng)絡會達到這樣一種均衡狀態(tài)，每個OD對之間各條被利用的路徑具有相

等且最短的走行時間，而沒有被利用的路徑具有相等或更長的走行時間。

9隨機用戶均衡分配是在用戶均衡分配基礎上的改進，出行者很難精確計算出每條路

徑的阻抗從而做出完全正確的路徑選擇，而且由于每個出行者的計算能力和水平各異，對同

一路段，不同出行者的估計值不會完全相同。隨機用戶均衡分配中道路使用者的路徑選擇行

為仍遵循Wardrop平衡原理，但用戶選擇的是自己估計的阻抗最小路徑，即用戶選擇OD對

21

間某條路徑的可能性就等于其感知該路徑阻抗在OD對間所有可能路徑的感知阻抗中為最

小的概率。

10交通分配程序一般通過成熟的商業(yè)軟件實現(xiàn)，必要的輸入包括交通網(wǎng)絡、路段屬性、

阻抗函數(shù)、待分配的OD矩陣及分配方法。

5.3動態(tài)車流仿真建模

5.3.1動態(tài)車流仿真建模包含公路仿真路網(wǎng)建模、交通管控措施建模、交通流特征數(shù)據(jù)

建模、仿真運行控制、仿真參數(shù)標定校核等五個步驟。

5.3.2公路仿真路網(wǎng)建模主要包括確定研究區(qū)域、背景底圖導入、高程信息標注、分設

施建模、基本路段建模、交叉口建模、分流區(qū)建模、合流區(qū)建模、匝道建模、收費站建模等，

具體內容如下：

1確定研究區(qū)域

研究區(qū)域一般應大于公路工程項目要求的范圍，在項目范圍基礎上一般向外拓展200m；

當條件受限時，研究區(qū)域外延路段長度的最小值應符合表5.3.2-1的規(guī)定。

表5.3.2-1研究區(qū)域外延路段長度的最小值規(guī)定

公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路四級公路

車輛速度（km/h）60~12060~10040~8030~6020~40

路段長度40~13040~10520~7015~4015~20

2背景底圖導入。在仿真軟件中導入路網(wǎng)底圖（設計CAD圖紙），然后在底圖上以“描

摹”的形式建立公路仿真路網(wǎng)，以確保在反映路網(wǎng)拓撲結構的同時，能夠有效地反映路網(wǎng)的

基本集合屬性，比如走向、轉彎等。

3高程信息標注。“描摹”路網(wǎng)過程中，除了注意把路網(wǎng)的拓撲形式描繪出來，同時

需要注意把路網(wǎng)的高程信息標注上去。有的軟件以（X，Y）平面坐標來表示路網(wǎng)/路段/節(jié)點

的位置，有的是以（X，Y，Z）三維立體坐標來表達，其中Z就是該位置的高程信息。

4分設施建模。公路路網(wǎng)包含基本路段、交叉口、分流區(qū)、合流區(qū)、交織區(qū)、匝道、

收費站等設施路段，具體說明見表5.3.2-2。

表5.3.2-2公路路網(wǎng)基礎設施分類

22

基礎設施說明

基本路段在公路主線或匝道上，車輛運行不受交織、分流或合流影響的路段。

交叉口兩條及兩條以上路段的相交處。

分流區(qū)

分流區(qū)、合流區(qū)包含匝道路段和匝道與主線連接處的部分。

合流區(qū)

行駛方向大致相同卻不完全相同的兩股或多股車流，沿著一定長度的路段，

交織區(qū)

不借助于交通控制措施，自主進行合流而又實現(xiàn)分流的區(qū)域。

匝道提供車輛駛入或駛離公路主線的短距離連接路段。

收費站收取車輛通行費而建設的交通設施，通常設置于主線的出口與入口。

5基本路段建模應真實反映公路基本路段車道數(shù)、車道寬度、中間隔離帶等要素，真

實反映公路橫斷面的組織形式，并且通過調整設置相關參數(shù)可以反映路段線形以及坡度的變

化情況。

6交叉口建模應真實反映交叉口進口道車道數(shù)、出口道車道數(shù)、進口道各車道轉向等

要素，建模的幾何形式及控制方式應能準確反映交叉口的實際狀況。

7分流區(qū)建模。分流前和分流后車道數(shù)之間的關系應符合式5.3.2-1的規(guī)定。

??=??+???1（5.3.2-1）

式中：??——分流前的主線車道數(shù)；

??——分流后的主線車道數(shù)；

??——匝道車道數(shù)。

8合流區(qū)建模。合流后與合流前車道數(shù)之間的關系應符合式（5.3.2-2）或式（5.3.2-3）

的規(guī)定。

??=??+???1（5.3.2-2）

??=??+??（5.3.2-3）

式中：??——合流后的主線車道數(shù)；

??——合流前的主線車道數(shù)；

??——匝道車道數(shù)。

23

9匝道建模。匝道建模應能真實反映匝道影響交通流運行的主要幾何參數(shù)，包括匝道

的轉向半徑、匝道高程坡度、匝道車道數(shù)、匝道匯入角等。

10收費站建模。收費站建模應真實反映收費站車道數(shù)，收費車道和收費島